水解工艺对废催化剂酸浸液制备偏钛酸水解率的影响

在脱硝废催化剂中钛含量远远高于常用的钛精矿,本文以废催化剂经过钠化焙烧后的低 浓度钛液为水解原料,采用常压自生晶种热水稀释水解工艺获得纳米 TiO2前驱体偏钛酸,重点考察了水解温度、钛液质量浓度、钛液 F值和水解时间对钛液水解率的影响。通过对这 4个关键因素采用四因素四水平正交设计,比较各水平的极差,确定了各因素影响水解率的主次关系：水解温度 >钛液 F值 >钛液质量浓度 >水解时间。然后采用单因素控制法,研究了水解温度、钛液 F值、钛液质量浓度和水解时间对钛水解率的最优条件,研究表明：升高水解温度、降低钛液 F值和钛液质量浓度、延长水解时间均可起到提高水解率的作用。最优水解条件为：水解温度 95 ℃,钛液质量浓度 190 g/L,钛液 F值为 1. 8,水解时间为 2h,在此工艺下钛的水解率可达 97%。     

水解偏钛酸粒度分布影响因素分析

以攀枝花某钛白粉厂的工业硫酸氧钛浓钛液为原料,采用外加晶种水解工艺制备水解偏钛酸,通过检测钛液水解过程中浆料透过率的变化间接检测水解过程反应速率的变化,通过分析水解过程不同时间段的偏钛酸粒度分布,确定了影响偏钛酸粒度分布的主要因素。在此基础上考察了钛液浓度、F值、铁钛比、水解晶种加量、熟化搅拌时间对偏钛酸粒度分布的影响。结果表明钛液沸腾后快速水解,再随钛液浓度降低水解速率逐渐降低,浆料粒度逐渐长大,二次沸腾20 min后,浆料的粒度分布逐渐稳定,后期保温过程对粒度分布影响不大;钛液浓度、铁钛比、F值、晶种加量和熟化期间搅拌时间均对偏钛酸粒度分布有影响,D50随着钛液浓度的增加而减小,随F值和铁钛比的增大而增加,随着晶种加量的增加而减小,随熟化期搅拌时间的延长而降低。     

高钛高炉渣酸浸液沸腾水解制备偏钛酸的过程动力学研究

攀枝花钢铁厂高炉冶炼产生的水淬高钛高炉渣经浓硫酸焙烧、稀硫酸浸取后获得富含Ti⁴⁺的浸取液,通过沸腾水解法可将浸取液中的可溶性Ti⁴⁺转化成H₂TiO₃沉淀。为探究酸浸液沸腾水解制备H₂TiO₃的过程动力学行为,研究了底液pH和水解温度在不同反应时间下对Ti⁴⁺水解率的影响,并采用Avrami模型和生长动力学模型模拟水解过程,结果显示Ti⁴⁺的水解过程更符合Avrami动力学模型,证明H₂TiO₃的形成速率主要由颗粒形核过程控制。通过Arrhenius方程拟合计算得到的水解反应的表观活化能为197 930 J/mol,并获得了水解过程的半经验式动力学方程。     

硫酸钛液稳定性分析及偏钛酸粒度控制研究

测试了硫酸法钛白生产中系列浓度钛液在不同温度下的稳定性;并根据系列稳定性数据调节水解工艺,在水解初期适当延长升温时间,水解后期加入适量的稀碱液。用激光粒度分析仪、扫描电子显微镜测定偏钛酸的粒度分布及粒子形貌。结果显示,调节工艺后得到的偏钛酸粒度分布曲线的半峰宽缩小,整体均匀性较好;扫描电子显微镜照片显示调节工艺对小粒子的产生有明显抑制作用;水解率达到97.0%。     

钛矿或钛渣对偏钛酸的影响

选取钛渣与钛矿,采用硫酸法钛白的相关制备过程,在相同条件下制备出一系列偏钛酸。对钛矿和钛渣进行XRD、SEM分析,并对所制备出的脱硝催化剂专用钛白粉原材料-偏钛酸的比表面积、粒径等做了分析。结果表明,钛渣制备的偏钛酸比钛矿制备的偏钛酸晶粒度小,团聚程度较低,比表面积小,更适合应用于制备脱硝催化剂专用的纳米二氧化钛。     

偏钛酸为钛源制备六钛酸钾晶须

以偏钛酸和碳酸钾为原料,采用烧结法制备了六钛酸钾晶须.利用X射线衍射(XRD)和场发射扫描电子显微镜(SEM)研究了产物的物相和形貌特征.结果表明,n(TiO2)/n(K2O)摩尔比对产物的物相组成影响明显,n(TiO2)/n(K2O)摩尔比为3.5时产物较纯,基本为六钛酸钾;焙烧温度从1050℃提高至1150℃,产物组成无明显变化.随着焙烧时间的增加,产物的物相种类越少,六钛酸钾的结晶度越好、含量越多.焙烧温度对六钛酸钾晶须的长径比影响不大,n(TiO2)/n(K2 O)摩尔比为3.3时六钛酸钾晶须的长径比可达100.     

偏钛酸制备纳米TiO2粉体及其光催化性能研究

以偏钛酸为原料通过常温水解-沉淀法制备了纳米TiO2粉体,用XRD和TEM等手段对粉体的晶型和形貌进行表征,根据Scherrer方程计算得到晶粒尺寸与电镜照片结果吻合。用甲基橙为目标降解物,研究了其对甲基橙的降解性能,当分散剂加入质量分数为13.5%,氨水溶液的pH值为4.0时得到的光催化剂粉体的晶粒尺寸均匀,粒径为10—20 nm,降解甲基橙的效率最高。     

硫酸铵与钛酸钙焙烧动力学

近年来,以硫酸铵为助剂,采用含钛高炉渣矿化CO₂同时提取其中的有价钛铝组分的研究日益受到关注。钛酸钙是含钛高炉渣的主要物相之一,其与硫酸铵焙烧过程的机理及动力学研究有助于深刻理解含钛高炉渣分解过程。本文分别采用等温法和非等温法研究了硫酸铵与钛酸钙的焙烧动力学,考察了焙烧反应的动力学参数和控制步骤。等温动力学结果表明,硫酸铵与钛酸钙的焙烧过程分为两步,即硫酸铵分解和硫酸氢铵与钛酸钙反应,其中硫酸铵分解为限制环节,受化学反应控制。单一硫酸铵分解反应活化能为65.56kJ/mol,加入钛酸钙后促进硫酸铵的分解,活化能降低至50.15kJ/mol。采用基辛格法、FWO法、KAS法三种非等温动力法测得整个焙烧过程的表观活化能分别为53.96kJ/mol、76.67kJ/mol和71.05kJ/mol,其中基辛格法的表观活化能结果与等温动力学相一致,而FWO法和KAS法所得表观活化能变化趋势验证了等温动力学结果对焙烧过程中控制步骤的选择。     

晶种制备的在线表征及钛液水解动力学研究

针对硫酸氧钛水解晶种活性表征困难的问题,首次利用聚焦光束反射测量仪(FBRM)、原位拉曼光谱和动态光散射仪考察了晶种形成过程中溶液组成和粒子的变化,得到了有效的晶种表征手段,并得出爆发成核之前为晶种制备最适宜保温时间;考察了晶种加量和保温时间对水解反应动力学的影响,晶种量的增加会对水解速率和产率起到促进作用;在爆发成核前取样,随着保温时间延长,后期水解速率和产率提高。水解动力学与成核-生长Avrami模型有较好的拟合度。     

钛液水解工艺对偏钛酸性能的影响

采用外加晶种常压水解法制备偏钛酸,使用激光粒度仪分析偏钛酸的粒度分布,通过沉降高度和洗涤时间判断偏钛酸的过滤性能。考察了晶种加入量、变灰点时间、钛液浓度、二次沸腾保温时间对偏钛酸粒度分布及其过滤性能的影响。结果表明：晶种加入量、钛液浓度和二次沸腾保温时间对偏钛酸性能有显著影响,晶种加入量越大、钛液浓度越低、水解速度就越快,变灰时间越短,得到的偏钛酸的粒度分布也越宽,过滤性能越差。延长二次沸腾保温时间可以使偏钛酸粒度分布更窄,粒子更均匀。     

改性拜耳法赤泥两段酸溶法制备 聚合氯化铝铁研究

拜耳法赤泥是拜耳法生产氧化铝所产生的碱性废渣,含有大量未被溶出的铝、铁等金属元素,直接筑坝堆存处理既污染环境又造成资源浪费。以改性拜耳法赤泥为原料,采用两段酸溶法制备高效絮凝剂聚合氯化铝铁（PAFC）,并对制备的聚合氯化铝铁进行絮凝性能实验,结果表明絮凝效果良好。该法与传统工艺比较省去了加碱调节盐基度过程,最大程度地利用了盐酸,节约了生产成本。该研究为无机高分子絮凝剂聚合氯化铝铁的制备提供了一套新的工艺流程,为解决拜耳法赤泥筑坝堆存所造成的环境污染和资源浪费问题提供了一条新途径。     

Selective separation of sodium from red mud with citric acid leaching

Selective separation of sodium with citric acid leaching from red mud has been put forward. The main factors and dealkalization mechanism by using inductively coupled plasma atomic emission spectroscopy, X-ray diffraction, and shrinking core model were studied. The results show that the dealkalization rate reached more than 95% under the following conditions: citric acid dosage of 15%, liquid-to-solid ratio of 7 mL/g, leaching temperature of 100°C, stirring speed of 300 rpm, and leaching time of 120 min. Sodium easily dissolved in the solution by citric acid leaching. The dealkalization process was controlled by internal diffusion and the apparent activation energy (E_a) was 19.43 kJ/mol.     

分光光度法测定赤泥中水溶性硫酸根的含量

氧化铝冶炼排出的固体粉状废弃物（赤泥）中含有硫酸根离子,用铬酸钡分光光度法测定赤泥中的水溶性硫酸根,在波长420nm处,硫酸根在0～0．12mg／mL范围内与铬酸根吸光度呈线性关系,加标回收率在98％～106％。该法可用于测定赤泥中水溶性硫酸根含量。     

EDTA络合滴定法测定赤泥盐酸浸出液中的铝

考察了EDTA络合滴定法中各影响因素。结果表明,加入1＋1乳酸2mL即可掩蔽溶液中的Ti4＋离子;EDTA的加入量以相对于铝过50％为宜;选用二甲酚橙作指示剂,通过控制溶液pH值可使滴定终点敏锐而准确;加热煮沸2rain～2．5min可使络合反应完全。采用本法测定盐酸浸出液中的铝,RSD（n=6）仅为0．625％-1．266％,加标回收率100．1％～102．3％,测定结果比较稳定。     

含镁铝杂质硫酸氧钛溶液水热水解规律

探究了含镁铝杂质硫酸氧钛溶液[1.0 mol/L TiOSO₄+0.5 mol/L MgSO₄+0.25 mol/L Al₂（SO₄）₃+2.4 mol/L H₂SO₄]的水热水解规律。热力学计算表明：110~150 ℃,加入MgSO₄ 和Al₂（SO₄）₃的总体效应使钛的理论水解率略有降低[150 ℃时,纯硫酸氧钛溶液和含镁铝杂质硫酸氧钛溶液的理论水解率分别为99.8%和99.7%,镁铝杂质分别以MgSO_4（aq）和Al（OH）²⁺为主];升高温度有利于含钛组分水解,从110 ℃升高到150 ℃含镁铝杂质硫酸氧钛溶液的理论水解率由99.1%升高到99.7%。实验结果表明：加入MgSO₄ 和Al₂（SO₄）₃后钛水解率略有降低（150 ℃时,纯硫酸氧钛溶液和含镁铝杂质硫酸氧钛溶液的水解率分别为99.2%和98.3%）,升高温度可显著强化含镁铝杂质硫酸氧钛溶液的水解（110 ℃→150 ℃,68.6%→98.3%）,与热力学计算结果相符。在150 ℃水热反应10 h,可制得原始粒径为100~300 nm、团聚粒径为1~3 μm的不规则状偏钛酸,含钛组分水解率达到98.3%。     

硫酸浸出硼泥制备片状氢氧化镁实验研究

对硫酸浸出硼泥制备氢氧化镁进行了研究,考察了反应温度、反应时间、硫酸用量和硫酸初始浓度等因素对硼泥中镁浸出率的影响。结果表明：在浸出硫酸足量的条件下,反应温度对镁浸出率影响最大。实验得到酸浸条件：反应温度为95 ℃、反应时间为3 h、硫酸质量分数为40%、硫酸用量为理论量的1.2倍。在此条件下,硼泥中镁的浸出率为95.62%。反应完成后,得到初级硫酸镁浸出液,通过进一步梯度碱析和水热反应,制得纯度为99.35%的片状氢氧化镁。SEM和XRD测试表明,片状氢氧化镁具有形貌均一、颗粒分散性好和结晶度高的特征。